G-eiwitgekoppelde receptoreiwitten kun je ook van binnenuit blokkeren. Mogelijk werkt dat zelfs beter dan de gebruikelijke benadering van buitenaf, blijkt uit twee tegelijk verschenen Nature-publicaties.

Zulke ‘GPCR-eiwitten’ steken dwars door celmembranen heen. Ze worden geactiveerd door moleculen die zich aan de buitenkant van de cel bevinden, en die zich hechten aan een ‘orthosterische’ bindingsplaats die in principe alleen van buitenaf bereikbaar is. Die hechting activeert dan aan het andere uiteinde van de GPCR, dus binnenin de cel, een G-eiwit of een ander signaalmolecuul. Om een GPCR met geneesmiddelen te beïnvloeden ligt het voor de hand om ook via de buitenkant te werken, en dat is precies wat vrijwel alle onderzoeksgroepen tot nu toe hebben gedaan.

Er zijn echter ook berichten dat je GPCR’s kunt blokkeren met kleine moleculen die ergens aan het binnenste uiteinde hechten, op een ‘allosterische’ bindingsplaats. Tot nu toe werd echter nooit duidelijk hoe die allosterische plek er precies uit zag.

Samen met Tracy Handel en Irina Kufureva van de UC San Diego hebben de Leidse onderzoekers Laura Heitman, Ad IJzerman, Henk de Vries en Natalia Ortíz Zacarias nu voor het eerst met röntgenkristallografie de structuur bepaald van een GPCR waar zo’n klein molecuul tegenaan zit. Om precies te zijn zelfs twee tegelijk: eentje genaamd CCR2-RA-[R] op een allosterische plaats en een andere genaamd BMS-681 die ongeveer (maar net niet helemaal) op de orthosterische positie zit.

De GPCR in kwestie is een zogeheten chemokinereceptor genaamd CCR2 die te maken heeft met het immuunsysteem en als zodanig in verband wordt gebracht met een hele reeks aandoeningen, van multiple sclerose en astma tot kanker. CCR2-RA-[R] en BMS-681 blijken samen de eiwitstructuur in een vorm te trekken die geldt als schoolvoorbeeld voor een totaal inactieve en suf gestabiliseerde GPCR.

Zonder die inactivering bleek het trouwens onmogelijk CCR2 op te zuiveren en te laten uitkristalliseren ten behoeve van de structuurbepaling. Mét inactivering lukte het trouwens ook alleen nadat CCR2 was gekoppeld aan een gemakkelijk kristalliserend lysozym.

De tweede publicatie, van Fiona Marshall en collega’s van het Engelse bedrijf Heptares Therapeutics, vertelt vrijwel hetzelfde verhaal voor een verwante chemokinereceptor genaamd CCR9. De plek van CCR2-RA-[R] wordt hier ingenomen door vercirnon, een kandidaatmedicijn tegen de ziekte van Crohn dat eerder sneuvelde in fase III van de klinische tests. Ook de combinatie van CCR9 en vercirnon had extra stabilisatie nodig om uit te kristalliseren; in plaats dat ze een tweede molecuul zoals BMS-681 toevoegden, modificeerden de Engelsen acht aminozuren in CCR-9 op plekken die er volgens hen niet zo toe deden.

Er komt ten eerste uit dat CCR2-RA-[R] en vercirnon ongeveer dezelfde allosterische bindingsplaats opzoeken, hoewel ze onderling nogal verschillen. Op die plek lijkt ook een uiteinde van een typisch G-eiwit te passen, wat iets doet vermoeden over de werking van beide kleine moleculen.

Veel chemokinereceptoren lijken sprekend op elkaar en de onderzoekers vermoeden dat deze allosterische bindingsplek ook in andere varianten is te vinden. Nog beter nieuws is dat die plek aan de belangrijkste voorwaarden lijkt te voldoen om druggable te zijn en dus als serieus doelwit voor medicijnen te dienen. Dat vercirnon tegenviel, komt doordat het gewoon niet zo goed paste... wat ook niet zo vreemd is omdat niemand indertijd wist hoe die bindingsplek er uit zag.

bron: Nature, Universiteit Leiden